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Quantum Ptychography: Single-Shot High-Resolution Imaging of 1-100 nm using Coherent EUV - X-ray Light with Quantum Properties

Descripción del proyecto

Una técnica avanzada de escaneo podría ayudar a dilucidar fenómenos cuánticos en la generación de armónicos superiores

La generación de armónicos superiores produce haces brillantes y coherentes de rayos X y ultravioleta extremo con longitudes de onda de 1-100 nm. Si bien este método permite controlar las propiedades de la luz a escala de attosegundos, aún se desconocen los límites cuánticos de las interacciones no lineales que produce. El proyecto QUANTHOGRAPHY, que cuenta con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, contribuirá a superar esta brecha del conocimiento mediante la mejora de la pticografía, una técnica de obtención de imágenes sin lente, para alcanzar nuevos regímenes cuánticos de generación de rayos X. La técnica mejorada posibilitará reconstruir la fase cuántica de los armónicos, lo cual ayudará a los investigadores a estudiar con mayor precisión las correlaciones electrónicas y la dinámica en attosegundos. Los investigadores emplearán fuentes de rayos X y ultravioleta extremo de última generación, lo que permitirá superar la barrera de los 10 nm de resolución en la obtención de imágenes bidimensionales y tridimensionales. También desarrollarán una pticografía sin barrido más rápida para la nanoimagenología, la microscopía biomédica y la metrología de semiconductores.

Objetivo

The extreme nonlinear upconversion process of high harmonic generation produces bright, fully coherent EUV and X-ray beams at 1-100 nm wavelengths. Numerous theoretical and experimental breakthroughs have led to exquisite attosecond control of various classical and quantum properties of the light - excelling what is possible for visible and infrared lasers. However, a full understanding of the limits of the quantum nonlinear interactions in high harmonic generation is still lacking. In academia and industry, tabletop EUV technology based on high harmonic generation is already addressing grand challenges in nanomaterials science and metrology. Specifically, EUV ptychography - a lensless imaging technique - has demonstrated high-fidelity phase characterization of the high harmonic light, as well as achieved near-diffraction-limited imaging of complex systems, reaching record near-wavelength 10-20 nm spatial resolution. However, ptychography’s scanning modality and use of long-wavelength EUV light limit the tabletop high-resolution real-time applications. In this project, we address fundamental physics questions and technological challenges by performing ptychography in novel quantum regimes of X-ray generation. First, ptychography can enable reconstruction of the quantum phase of harmonics which will allow to quantify strong correlations of electrons and attosecond dynamics in multiply-charged plasmas. Experimental access to the phase space paves a way to attosecond electron correlation spectroscopy and may result in brighter X-ray generation, possibly extending the emission into the multi-keV regime. Second, using state-of-the-art EUV – X-ray sources driven by UV lasers, we aim to overcome the 10 nm resolution barrier in 2D - 3D imaging and enhance the phase contrast using structured quantum light. Finally, non-scanning ptychography will be developed with drastic speed improvement for nanoimaging, biomedical microscopy, and advanced semiconductor metrology.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Aportación neta de la UEn
€ 432 467,52
Coste total
Sin datos

Socios (1)